ПРОИЗВОДНЫЕ БЕНЗОТРИАЗОЛА КАК ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ Российский патент 2022 года по МПК C02F5/12 C23F11/14 C09K8/54 C23F11/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение в целом относится к ингибиторам коррозии и способам ингибирования коррозии. Более конкретно, изобретение относится к ингибиторам коррозии на основе бензотриазола и способам ингибирования коррозии металлических поверхностей в водных средах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Такие компоненты, как медь и медные сплавы, широко используются в промышленных системах из-за высокой теплопроводности и антимикробных свойств меди. Медь и медные сплавы (например, бронза и латунь) относительно устойчивы к коррозии благодаря защитным пленочным слоям, которые естественным образом покрывают поверхность меди и которые включают внутренний пленочный слой закиси меди и внешний пленочный слой окиси меди. В анаэробных условиях эти защитные слои, как правило, снижают скорость дальнейшей коррозии поверхности металла. Однако, при определенных условиях, медь и медные сплавы подвержены коррозии. В присутствии кислорода и в кислых условиях может происходить окисление меди и переход иона меди (II) в воду.

Ингибиторы коррозии меди, как правило, добавляют в промышленные системы водоснабжения для предотвращения и уменьшения растворения меди с поверхностей системы. В частности, хорошо известно использование азотсодержащих соединений, таких как азолы, для ингибирования коррозии меди и медных сплавов. Обычно считается, что неподеленная пара электронов азота координируется с металлом, что приводит к образованию тонкого органического пленочного слоя, который защищает поверхность меди от элементов, присутствующих в водной системе. Также известно, что азотсодержащие соединения, такие как азолы, осаждают медь (II) из водного раствора, препятствуя коррозии, которая может возникнуть в результате гальванических реакций между медью и другими металлами.

Окислительные галогены широко используются в качестве биоцидов в промышленных системах для контроля образования шлама и роста микроорганизмов в воде. Защитная пленка, обеспечиваемая многими азолами, разрушается в присутствии окислительных галогенов, таких как хлор, гипохлорит и гипобромит, тем самым снижая эффективность ингибитора коррозии. Кроме того, уменьшение осаждения меди (II) часто происходит в присутствии окислительных галогенов из-за галогенного воздействия на ингибитор коррозии в растворе. Таким образом, в присутствии окислительных галогенов часто требуется избыточное или непрерывное введение ингибитора коррозии для сохранения органической защитной пленки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В некоторых вариантах реализации данного изобретения предложен способ ингибирования коррозии металлической поверхности, которая контактирует с водной системой. Способ включает введение композиции ингибитора коррозии в водную систему, причем композиция ингибитора коррозии содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из

, изомера любого из вышеуказанных соединений и любой их комбинации, где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа.

В некоторых вариантах реализации данного изобретения предложен состав ингибитора коррозии. Состав содержит воду, основание, рН от около 9 до около 14 и соединение, выбранное из группы, состоящей из

, изомера любого из вышеуказанных соединений и любой их комбинации, где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа.

Данное изобретение также предусматривает использование любого из составов и/или композиций, раскрытых в данном документе, в способе ингибирования коррозии поверхности металла, контактирующей с водной системой.

Представленное выше описание предназначено для широкого освещения особенностей и технических преимуществ данного изобретения для лучшего понимания подробного описания, изложенного ниже. Дополнительные особенности и преимущества данного изобретения описаны ниже в данном документе, и они представляют собой предмет формулы изобретения данной заявки. Специалистам в данной области техники следует понимать, что концепция и описанные конкретные варианты реализации изобретения могут быть легко использованы в качестве основы для модификации или разработки других вариантов реализации для достижения тех же целей, что и у данного изобретения. Специалистам в данной области техники также следует понимать, что такие эквивалентные варианты реализации не выходят за рамки сущности и объема данного изобретения, изложенного далее в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Подробное описание изобретения приведено ниже со ссылкой на графических материалы, на которых:

На Фиг. 1 изображен график, отображающий рабочие характеристики для трех различных ингибиторов коррозии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее описаны различные варианты реализации изобретения. Взаимосвязь и функционирование различных элементов описанных вариантов реализации изобретения может быть лучше понятна со ссылкой на следующее подробное описание. Однако варианты реализации изобретения не ограничены теми, которые непосредственно описаны ниже.

Следующие определения приведены для разъяснения того, как следует понимать термины, используемые в данной заявке.

«Алкокси» относится к фрагменту формулы RO-, где R представляет собой алкил, алкенил или алкинил.

«Алкил» относится к неразветвленному или разветвленному алкильному заместителю. Примеры таких заместителей включают, но не ограничиваются ими, метил, этил, пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, изобутил, трет-бутил, пентил, изоамил, гексил и т.п.

«Алкилгетероарил» относится к алкильной группе, связанной с гетероарильной группой.

«Алкенил» относится к линейному или разветвленному углеводороду, содержащему, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 или 16 атомов углерода и содержащему одну или более двойных углерод-углеродных связей. Алкенильные группы включают, но не ограничиваются ими, этенил, 1-пропенил, 2-пропенил (аллил), изопропенил, 2-метил-1-пропенил, 1-бутенил и 2-бутенил. Алкенильные группы могут быть незамещенными или замещенными одним или более подходящими заместителями.

«Алкилтио» относится к фрагменту формулы RS-, где R представляет собой алкил, арил, алкенил или алкинил.

«Алкинил» относится к линейному или разветвленному углеводороду, содержащему, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 или 16 атомов углерода и содержащему одну или более тройных углерод-углеродных связей. Алкинильные группы включают, но не ограничиваются ими, этинил, пропинил и бутинил. Алкинильные группы могут быть незамещенными или замещенными одним или более подходящими заместителями.

«Аминоалкил» относится к азотному заместителю, связанному с одной или более углеродными группами, такими как алкил или арил.

«Водная система» относится к любой системе, содержащей одну или более металлических поверхностей/компонентов, которые периодически или непрерывно контактируют с водой.

«Арил» относится к незамещенному или замещенному ароматическому карбоциклическому заместителю, общепринятому в данной области техники, и термин «C₆-C₁₀-арил» включает фенил и нафтил. Следует понимать, что термин арил относится к циклическим заместителям, которые являются двухмерными и содержат 4n+2n электронов, в соответствии с правилом Хюкеля.

«Карбонил» относится к заместителю, содержащему углерод, имеющий две связи с кислородом. Неограничивающие примеры таких заместителей включают альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, амиды и карбаматы.

«Циклоалкил» относится к циклическому алкильному заместителю, содержащему, например, от около 3 до около 8 атомов углерода, от около 4 до около 7 атомов углерода, или от около 4 до около 6 атомов углерода. Примеры таких заместителей включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил, циклооктил и т.п. Циклические алкильные группы могут быть незамещенными или дополнительно замещенными алкильными группами, такими как метильные группы, этильные группы и т.п.

«Галоген» или «гало» относится к F, Cl, Br и I.

«Галогензамещенный алкил» относится к алкильной группе, описанной выше, замещенной одним или более галогенами, такой как хлорметил, трифторметил, 2,2,2-трихлорэтил и тому подобное.

«Гетероарил» относится к моноциклической или бициклической 5- или 6-членной кольцевой системе, причем гетероарильная группа является ненасыщенной и соответствует правилу Хюкеля. Неограничивающие примеры гетероарильных групп включают фуранил, тиофенил, пирролил, пиразолил, имидазолил, 1,2,3-триазолил, 1,2,4-триазолил, изоксазолил, оксазолил, изотиазолил, тиазолил, 1,3,4-оксадиазол-2-ил, 1,2,4-оксадиазол-2-ил, 5-метил-1,3,4-оксадиазол, 3-метил-1,2,4-оксадиазол, пиридинил, пиримидинил, пиразинил, триазинил, бензофуранил, бензотиофенил, индолил, хинолинил, изохинолинил, бензимидазолил, бензоксазолинил, бензотиазолинил, хиназолинил и т.п.

«Система промышленного водоснабжения» означает любую систему, в которой вода циркулирует как компонент. Неограничивающие примеры «промышленных систем водоснабжения» включают в себя системы охлаждения, котельные системы, системы отопления, мембранные системы, системы изготовления бумаги, системы для пищевых продуктов и напитков, системы нефти и газа и любую другую систему, которая циркулирует или включает воду.

«Изомер» относится к молекуле, которая имеет ту же молекулярную формулу, что и другая молекула, но имеет отличную химическую структуру от другой молекулы. Изомер молекулы имеет одинаковое количество атомов каждого элемента молекулы, но имеет разное расположение атомов.

«Мягкая сталь» относится к углеродистым и низколегированным сталям.

«Окислительный галоген» относится к окислительному агенту, содержащему, по меньшей мере, один галоген. Примеры окислительных галогенов включают, но не ограничиваются ими, хлорный отбеливатель, хлор, бром, йод, гипохлорит, гипобромит, йод/гипоидную кислоту, гипобромную кислоту, галогенированные гидантоины, диоксид хлора, стабилизированные виды хлорноватистой или бромноватистой кислот и соединения или химические группы, способные выделять хлор, бром или йод.

«Вода» означает любое вещество, в котором вода является компонентом или основным компонентом. Вода может включать чистую воду, водопроводную воду, пресную воду, оборотную воду, рассол, пар и/или любой водный раствор или водную смесь.

Данное изобретение относится к композициям ингибитора коррозии, способам ингибирования коррозии и составам, полезным для ингибирования коррозии. Ингибирование коррозии включает, например, уменьшение коррозии, полное устранение коррозии или предотвращение возникновения коррозии в течение некоторого периода времени, снижение скорости коррозии и т.д. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции ингибитора коррозии полезны для ингибирования коррозии металлических поверхностей в водной среде. В некоторых вариантах реализации изобретения композиции и/или составы ингибиторов коррозии содержат один или более бензотриазолов.

Например, в некоторых вариантах реализации изобретения композиция или состав ингибитора коррозии может содержать 1Н,6Н-триазоло[4,5-е]бензотриазол-3-оксид и/или любой его аналог, изомер и/или производное. Как будет описано и приведено в качестве примера ниже, бензотриазолы, раскрытые в данном документе, демонстрируют превосходную эффективность в качестве ингибиторов коррозии, и было обнаружено, что эффективность ингибирования увеличивается с увеличением концентрации этих ингибиторов коррозии. Раскрытые в данном документе бензотриазолы также обладают высокой устойчивостью к кальциевой жесткости и отбеливателю. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения композиции и составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, доводят скорость коррозии до менее 0,2 мил/год в присутствии и в отсутствие отбеливателя.

Раскрытые в данном документе композиции ингибитора коррозии могут содержать одно из следующих соединений или любую комбинацию любого из следующих соединений:

(1Н,6Н-триазоло[4,5-е]бензотриазол) и любой его изомер,

и любой его изомер, где R=линейная алкильная группа или разветвленная алкильная группа. В некоторых вариантах реализации изобретения алкильная группа содержит от 1 до около 10 атомов углерода, а именно C₁-C₁₀, C₁-C₅, C₅-C₁₀.

(1Н,6Н-триазоло[4,5-е]бензотриазол-3-оксид) и любой его изомер,

и любой его изомер, где R=линейная алкильная группа или разветвленная алкильная группа. В некоторых вариантах реализации изобретения алкильная группа содержит от 1 до около 10 атомов углерода, а именно C₁-C₁₀, C₁-C₅, C₅-C₁₀.

(1,5-дигидробензо[1,2-d:4,5-d']бис([1,2,3]триазол) и любой его изомер,

и любой его изомер, где R=линейная алкильная группа или разветвленная алкильная группа. В некоторых вариантах реализации изобретения алкильная группа содержит от 1 до около 10 атомов углерода, а именно C₁-C₁₀, C₁-C₅, C₅-C₁₀.

и любой его изомер,

и любой его изомер, где R=линейная алкильная группа или разветвленная алкильная группа. В некоторых вариантах реализации изобретения алкильная группа содержит от 1 до около 10 атомов углерода, а именно C₁-C₁₀, C₁-C₅, C₅-C₁₀.

(1,8-дигидробензо[1,2-d:3,4-d']бис([1,2,3]триазол) и любой его изомер,

и любой его изомер, где R=линейная алкильная группа или разветвленная алкильная группа. В некоторых вариантах реализации изобретения алкильная группа содержит от 1 до около 10 атомов углерода, а именно C₁-C₁₀, C₁-C₅, C₅-C₁₀.

и любой его изомер, и

и любой его изомер, где R=линейная алкильная группа или разветвленная алкильная группа. В некоторых вариантах реализации изобретения алкильная группа содержит от 1 до около 10 атомов углерода, а именно C₁-C₁₀, C₁-C₅, C₅-C₁₀.

Композиции/составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, могут обеспечивать защиту от коррозии для любого металла, включая, но не ограничиваясь ими, железо, медь, железные сплавы, медные сплавы, адмиралтейскую латунь, медно-никелевый сплав (90/10, 80/20 и 70/30), алюминиевую латунь, марганцевую латунь, свинцовую морскую бронзу и фосфорную бронзу.

Раскрытые в данном документе композиции/составы ингибиторов коррозии также могут быть использованы, например, для защиты серебра, стали (например, оцинкованной стали) и/или алюминия.

В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытый в данном документе, можно добавлять в водную систему, контактирующую с металлической поверхностью, содержащей, например, медь, для ингибирования коррозии металла. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, описанный в данном документе, можно добавлять в водную систему, контактирующую с металлической поверхностью, содержащей, например, медный сплав, для ингибирования коррозии металла.

Композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, могут использоваться для защиты любого медного сплава, включая бронзу и латунь. Бронза обычно содержит медь и олово, но может содержать другие элементы, включая алюминий, марганец, кремний, мышьяк и фосфор. Латунь содержит медь и цинк, и ее обычно используют в трубопроводах для систем водяных котлов. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют в водную систему, контактирующую с металлической поверхностью, которая содержит бронзу, для ингибирования коррозии металла. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют в водную систему, контактирующую с металлической поверхностью, содержащей латунь, для ингибирования коррозии металла. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют в водную систему, контактирующую с металлической поверхностью, которая содержит медно-никелевый сплав, для ингибирования коррозии металла.

В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, ингибируют коррозию мягкой стали. В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, ингибируют коррозию металлических сплавов, включая, но не ограничиваясь ими, оцинкованную сталь, нержавеющую сталь, чугун, никель и их комбинации.

В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, ингибируют точечную коррозию металлической поверхности, такой как поверхность, содержащая мягкую сталь.

Скорость коррозии металла, обеспечиваемая композицией и/или составом ингибитора коррозии, раскрытого в данном документе, не ограничена. В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, доводят скорость коррозии металла до приемлемой согласно отраслевым стандартам, например, около 0,2 мил/год или менее. В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, описанные в данном документе, доводят скорость коррозии металла до около 0,1 мил/год или менее. В дополнительных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, доводят скорость коррозии металла до около 0,1 мил/год или менее, около 0,05 мил/год или менее, около 0,04 мил/год или менее, около 0,03 мил/год или менее, около 0,02 мил/год или менее, около 0,01 мил/год или менее, около 0,005 мил/год или менее или около 0,002 мил/год или менее.

Хотя композицию и/или состав ингибитора коррозии, описанные в данном документе, можно добавлять в водную систему при любой дозировке, их обычно добавляют в водную систему при дозировке от около 0,01 ч./млн до около 500 ч./млн. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, описанные в данном документе, добавляют в водную систему при дозировке от около 0,01 ч./млн до около 100 ч./млн, от около 0,01 ч./млн до около 75 ч./млн, от около 0,01 ч./млн до около 50 ч./млн, от около 0,01 ч./млн до около 25 ч./млн, от около 0,01 ч./млн до около 10 ч./млн, от около 0,01 ч./млн до около 5 ч./млн, от около 0,1 ч./млн до около 100 ч./млн, от около 0,1 ч./млн до около 75 ч./млн, от около 0,1 ч./млн до около 50 ч./млн, от около 0,1 ч./млн до около 25 ч./млн, от около 0,1 ч./млн до около 10 ч./млн, от около 0,1 ч./млн до около 5 ч./млн, от около 1 ч./млн до около 100 ч./млн, от около 1 ч./млн до около 75 ч./млн, от около 1 ч./млн до около 50 ч./млн, от около 1 ч./млн до около 25 ч./млн, от около 1 ч./млн до около 10 ч./млн, от около 5 ч./млн до около 100 ч./млн, от около 10 ч./млн до около 100 ч./млн, от около 25 ч./млн до около 100 ч./млн, от около 50 ч./млн до около 100 ч./млн или от около 80 ч./млн до около 100 ч./млн.

Композиции и/или составы ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, могут быть использованы для ингибирования коррозии металла в водной системе, имеющей любой рН. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют к водной системе, имеющей рН от около 6 до около 12, от около 6 до около 11, от около 6 до около 10, от около 6 до около 9, от около 6 до около 8, от около 7 до около 12, от около 8 до около 12, от около 9 до около 12, от около 7 до около 10 или от около 8 до около 10.

Преимущество композиций и/или составов ингибиторов коррозии, раскрытых в данном описании, состоит в том, что они, как правило, обеспечивают защиту от коррозии металлических поверхностей в присутствии окислительных галогеновых соединений. В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, ингибируют коррозию металлов в присутствии окислительных галогеновых соединений, включая, но не ограничиваясь ими, гипохлоритный отбеливатель, хлор, бром, гипохлорит, гипобромит, диоксид хлора, йод/гипоиодородную кислоту, бромноватистую кислоту, галогенированные гидантоины, стабилизированные виды хлорноватистой или бромноватистой кислот или их комбинации.

Скорость коррозии металла, обеспечиваемая композициями и/или составами ингибитора коррозии в присутствии окислительного соединения, не ограничена. В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, доводят скорость коррозии металла в присутствии окислительного галогенового соединения до около 0,2 мил/год или менее. В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, описанные в данном документе, доводят скорость коррозии металла в присутствии окислительного галогенового соединения, до около 0,1 мил/год или менее, а именно около 0,05 мил/год или менее, около 0,04 мил/год или менее, около 0,03 мил/год или менее, около 0,02 мил/год или менее, около 0,01 мил/год или менее, около 0,005 мил/год или менее или около 0,002 мил/год или менее. В определенных вариантах реализации изобретения скорость коррозии металла, обеспечиваемая композицией и/или составом ингибитора коррозии, описанным в данном документе, является по существу одинаковой в отсутствие или в присутствии окислительного галогенового соединения.

В определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, ингибируют коррозию металла при добавлении в водную систему, содержащую негалогенсодержащий окислительный биоцид, включая, но не ограничиваясь ими, пероксиды (например, пероксид водорода), персульфаты, перманганаты и перуксусную кислоту.

Другое преимущество использования композиций и/или составов ингибитора коррозии, раскрытых в данном документе, заключается в том, что для поддержания низких микробиологических уровней требуется меньшее количество окислительного галогенового соединения, поскольку композиции и/или составы ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, как правило, имеют пониженное взаимодействие с окислительным галогеновым соединением. Кроме того, известно, что галогенированные азолы, которые образуются в результате реакции между азолом и окислительным агентом, являются экологически нежелательными из-за их токсичности. Таким образом, еще одним преимуществом данного изобретения является то, что композиции и/или составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, являются устойчивыми (или по существу устойчивыми) к воздействию галогена и не приводят к выделению галогенированных азолов в окружающую среду.

В определенных вариантах реализации водная система представляет собой систему водяного охлаждения. Система водяного охлаждения может представлять собой систему водяного охлаждения с замкнутым контуром или систему водяного охлаждения с незамкнутым контуром. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют в систему водяного охлаждения с замкнутым контуром при дозировке от около 0,01 ч./млн до около 200 ч./млн. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют в систему водяного охлаждения с незамкнутым контуром при дозировке от около 0,01 ч./млн до около 20 ч./млн.

Композиции и/или составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, контактируют с металлической поверхностью любым подходящим способом. В определенных вариантах реализации изобретения композиция (или раствор, содержащий композицию) и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, контактируют с металлической поверхностью посредством погружения, распыления или других технологий нанесения покрытия. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии вводят в воду водной системы любым традиционным способом, таким как ручное или автоматическое использование насоса для впрыскивания химических реагентов, и подают в водную систему либо на периодической, либо на непрерывной основе.

В определенных вариантах реализации изобретения, если композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, относительно нерастворимы в воде, то композиция может быть переведена в растворимую путем образования органической или неорганической соли одного или более соединений в композиции/составе. Таким образом, в определенных вариантах реализации изобретения композиция и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, содержат водорастворимую соль одного или более соединений, раскрытых в данном документе. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, добавляют в виде раствора в смешивающемся с водой сорастворителе, включая, но не ограничиваясь ими, ацетон, метанол, этанол, пропанол, муравьиную кислоту, формамид, пропиленгликоль или этиленгликоль. В определенных вариантах реализации изобретения сорастворитель используется для достижения максимальной растворимости композиции и/или состава ингибитора коррозии, раскрытых в данном документе, в водной системе. В определенных вариантах реализации изобретения низкомолекулярный полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, поверхностно-активное вещество (например, органическая сульфокислота) или их комбинации используются для повышения растворимости композиции и/или состава ингибитора коррозии, раскрытых в данном документе.

Специалистам в данной области техники понятно, что композиции и/или составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, можно добавлять в водную систему отдельно или в комбинации с другими ингибиторами коррозии или реагентами для водоподготовки. Множество ингибиторов коррозии можно вводить в виде комбинированного состава ингибиторов коррозии, или каждый ингибитор коррозии можно вводить по отдельности, включая две или более композиции ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе. Кроме того, композиции и/или составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, могут быть введены в водную систему в сочетании с различными дополнительными ингибиторами коррозии, включая, но не ограничиваясь ими, азолы, ортофосфаты, полифосфаты, фосфонаты, молибдаты, силикаты, оксимы и нитриты.

Композиции и/или составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, также могут быть введены в водную систему в комбинации с различными дополнительными добавками, такими как полимеры для обработки, противомикробные агенты, агенты против образования накипи, окрашивающие агенты, наполнители, буферы, поверхностно-активные вещества, модификаторы вязкости, хелатообразующие агенты, диспергаторы, дезодоранты, маскирующие агенты, нейтрализаторы кислорода и индикаторные красители.

Композиции и/или составы ингибиторов коррозии, раскрытые в данном документе, могут быть введены в водную систему в любой форме. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии вводят в водную систему в виде сухого твердого вещества. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии вводят в водную систему в виде раствора в сорастворителе, смешивающемся с водой. В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, раскрытые в данном документе, вводят в водную систему в виде водного раствора.

В определенных вариантах реализации изобретения композицию и/или состав ингибитора коррозии, описанные в данном документе, вводят в систему для стирки, систему для мытья посуды, водную систему, которая рециркулирует воду, и/или водную систему, которая содержит стоячую воду.

Композиции и составы ингибитора коррозии, и способы ингибирования коррозии, раскрытые в данном документе, могут быть применены к системам оборотной воды с незамкнутым или замкнутым контуром, таким как системы водяного охлаждения. Определенные варианты реализации изобретения раскрытых в данном документе композиций и/или составов ингибиторов коррозии доводят скорости коррозии до 0,2 мил/год или менее, и эти низкие скорости могут быть достигнуты в присутствии или отсутствии отбеливателя. В некоторых вариантах реализации изобретения температура воды в водной системе может составлять до около 60°С, а именно от около 10°С до около 60°С. В определенных вариантах реализации изобретения раскрытые в данном документе композиции и/или составы ингибиторов коррозии имеют устойчивость к хлориду вплоть до около 1000 ч./млн в пересчете Cl. Кроме того, в определенных вариантах реализации изобретения раскрытые в данном документе композиции и/или составы ингибиторов коррозии являются стабильными для коэффициента времени пребывания (КВП) около 150 часов. КВП - скорость циркуляции воды и компонентов. В циркуляционном контуре градирни КВП понимают как время, необходимое для разбавления добавленного химического реагента до 50% от его первоначальной концентрации.

В данном изобретении рассматриваются различные составы, которые можно использовать для ингибирования коррозии металлических поверхностей в водных системах. Например, состав ингибитора коррозии может содержать воду и соединение, выбранное из группы, состоящей из

, , где R=линейная или разветвленная C₁- C₁₀-алкильная группа, , , где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа, , , где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа, , , где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа, , , где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа, , , где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа, изомера любого из вышеуказанных соединений и любой их комбинации.

Определенные варианты реализации состава также содержат основание, такое как гидроксид натрия. В некоторых вариантах реализации изобретения гидроксид натрия может быть добавлен в состав в виде 50%-ного водного раствора. В некоторых вариантах реализации изобретения гидроксид натрия добавляют до тех пор, пока состав не будет иметь рН от около 9 до около 14, а именно от около 9 до около 10.

Состав может содержать различные количества каждого компонента. Например, состав может содержать около 70% мас. воды и около 30% мас. одного или более таких соединений, как ингибиторы коррозии. Составы могут также содержать основание, такое как гидроксид натрия, в любом количестве, необходимом для достижения целевого рН. В некоторых вариантах реализации изобретения состав может содержать от около 1% до около 10% основания, от около 80% до около 60% воды и от около 40% до около 20% одного или более таких соединений, как ингибиторы коррозии. В определенных вариантах реализации изобретения состав содержит около 1% основания, около 69% воды и около 30% одного или более таких соединений, как ингибиторы коррозии. В некоторых вариантах реализации изобретения 20 грамм состава содержит около 6 г бис-бензотриазола, около 13,8 г воды и около 0,2 г NaOH (50%-ный раствор).

В некоторых вариантах реализации изобретения состав получают растворением такого соединения, как ингибитор коррозии, а именно бис-бензотриазола и/или оксида бис-бензотриазола, в воде. рН воды может составлять от около 9 до около 14, а именно от около 9 до около 10. Регулирование рН может помочь сделать такое соединение, как ингибитор коррозии, растворимым в воде. Регулирование рН может быть выполнено с помощью основания, такого как разбавленный NaOH (около 50% в воде). Состав может содержать одно или более соединений ингибиторов коррозии.

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры дополнительно иллюстрируют определенные варианты реализации изобретения данного изобретения, но ни в коем случае не должны рассматриваться как ограничивающие объем данного раскрытия.

Были проведены различные электрохимические эксперименты. В каждом эксперименте рН исследуемой воды поддерживали на уровне около 7 с помощью диоксида углерода. Температуру воды поддерживали на уровне около 45°С в течение всего эксперимента. Образцы медного купона погружали в 1-литровые электрохимические ячейки, содержащие ингибитор коррозии (около 5 ч./млн в активном состоянии), и Rp (сопротивление поляризации) регистрировали в течение 48 часов. В период от около 24 часов до около 48 часов добавляли несколько микролитров отбеливателя для получения уровня СОХ (свободного остаточного хлора) от около 0,5 до около 1,2 ч./млн. Анализ проводился при следующих условиях испытаний: начальный E: около -0,02 В; окончательный E: около+0,02 В; скорость сканирования: около 0,5 мВ/с; период выборки: около 1 секунды; время повтора: около 15 минут; площадь образца: около 5 см²; плотность: около 8,89 г/см³.

Результаты эксперимента изображены на Фиг. 1. Как можно видеть, были испытаны три различных ингибитора коррозии, включая бис-бензотриазол (триазоло-бензотриазол-3-оксид), 1H-бензотриазол (БЗТ) и 5-метил-1H-бензотриазол (TT). Ось X отображает скорость коррозии (мил/год). Отбеливатель добавляли спустя около 70000 секунд, и СОХ поддерживали в диапазоне от около 0,5 до около 1,2 ч./млн. По сравнению с ТТ и БЗТ скорость коррозии при бис-бензотриазоле была очень низкой как в присутствии биоцида, так и в отсутствие биоцида.

Любая композиция/состав, описанные в данном документе, могут содержать, состоять из или состоять по существу из любых соединений/компонентов, раскрытых в данном документе. В соответствии с данным изобретением, выражения «состоят по существу из» или «состоит по существу из», «состоящий по существу из» и подобные выражения ограничивают объем формулы изобретения до указанных материалов или стадий и до тех материалов или стадий, которые не оказывают существенного влияния на основные и новые характеристики заявленного объекта изобретения.

В данном контексте термин «около» относится к указанному значению в пределах погрешности, возникающей вследствие стандартного отклонения, свойственного соответствующим испытательным измерениям, и если такие погрешности не могут быть определены, то «около» означает в пределах 10% от указанного значения.

Все композиции, составы и способы, раскрытые и заявленные в данном документе, могут быть получены и осуществлены без лишних экспериментов в свете данного изобретения. Несмотря на то, что данное изобретение может быть реализовано во многих различных формах, в данном документе подробно описаны некоторые предпочтительные варианты реализации данного изобретения. Данное раскрытие иллюстрирует принципы изобретения и не предназначено для ограничения изобретения до конкретных представленных вариантов реализации.

Кроме того, если специально не указано иное, то использование термина в единственном числе включает «по меньшей мере один» или «один или более». Например, предполагается, что «такое соединение, как ингибитор коррозии» включает «по меньшей мере одно такое соединение, как ингибитор коррозии» или «одно или более таких соединений, как ингибиторы коррозии».

Любые диапазоны, приведенные в абсолютных значениях или в приблизительных значениях, включают оба варианта, и любые определения, использованные в данном документе, предназначены для обеспечения ясности, но не для ограничения. Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, представленные выше в широком объеме данного изобретения, являются приближениями, числовые значения, представленные выше в конкретных примерах, приведены максимально точно. Однако любое числовое значение, по сути, содержит определенные погрешности, неизбежно возникающие из стандартных отклонений, содержащихся в их соответствующих испытательных измерениях. Кроме того, все диапазоны, описанные в данном документе, следует понимать как охватывающие любые и все поддиапазоны (включая любые дробные и целые значения), входящие в них.

Кроме того, данное изобретение включает любые и все возможные комбинации некоторых или всех из различных вариантов реализации, описанных в данном документе. Следует также понимать, что специалистам в данной области техники понятны различные изменения и модификации предпочтительных в данном случае вариантов реализации, описанных в данном документе. Такие изменения и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема данного изобретения, а также без уменьшения предполагаемых преимуществ. Таким образом, предусмотрено, что такие изменения и модификации входят в объем прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к композициям, составам и соединениям ингибиторов коррозии. Способ ингибирования коррозии металлической поверхности, контактирующей с водной системой, включает введение композиции ингибитора коррозии в водную систему, причем композиция ингибитора коррозии содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из , , , , , , , , , , , , изомера любого из вышеуказанных соединений и любой их комбинации, где R = линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа. Композиции, составы и соединения могут быть использованы различными способами для ингибирования скорости коррозии металлических поверхностей в водных средах. В некоторых вариантах реализации изобретения металлическая поверхность может содержать один или более из меди, железа, латуни, никеля, алюминия, марганца, свинца и бронзы. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ ингибирования коррозии металлической поверхности, контактирующей с водной системой, включающий:

введение композиции ингибитора коррозии в водную систему, причем композиция ингибитора коррозии содержит соединение, выбранное из группы, состоящей из , , , , , , , , , , , , изомера любого из вышеуказанных соединений и любой их комбинации, где R=линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлическая поверхность содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из железа, меди, железного сплава, медного сплава, адмиралтейской латуни, около 90% меди и около 10% никеля, около 80% меди и около 20% никеля, около 70% меди и около 30% никеля, алюминиевой латуни, марганцевой латуни, свинцовой морской бронзы, фосфористой бронзы и любой их комбинации.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что металлическая поверхность содержит медь.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что композиция ингибитора коррозии содержит 1Н,6Н-триазоло[4,5-е]-бензотриазол-3-оксид, 1Н,6Н-триазоло[4,5-е]-бензотриазол и любую их комбинацию.

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что композиция ингибитора коррозии содержит 1,5-дигидробензо[1,2-d:4,5-d']бис([1,2,3]триазол, его оксид и любую их комбинацию.

6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что композиция ингибитора коррозии содержит 1,8-дигидробензо[1,2-d:3,4-d']бис([1,2,3]триазол, его оксид и любую их комбинацию.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что композицию ингибитора коррозии вводят в водную систему при дозировке от около 0,01 ч./млн до около 500 ч./млн.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что водная система содержит окислительное галогеновое соединение.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что окислительное галогеновое соединение выбирают из группы, состоящей из гипохлоритного отбеливателя, хлора, брома, гипохлорита, гипобромита, диоксида хлора, йода/гипоиодовой кислоты, бромноватистой кислоты, галогенированного гидантоина и любой их комбинации.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что водная система содержит негалогенсодержащий окислительный биоцид.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что негалогенсодержащий окислительный биоцид выбран из группы, состоящей из пероксида, персульфата, перманганата, перуксусной кислоты и любой их комбинации.

12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что композиция ингибитора коррозии содержит смешивающийся с водой сорастворитель.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что смешивающийся с водой сорастворитель выбран из группы, состоящей из ацетона, метанола, этанола, пропанола, муравьиной кислоты, формамида, пропиленгликоля, этиленгликоля и любой их комбинации.

14. Способ по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что композиция ингибитора коррозии содержит добавку.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из дополнительного ингибитора коррозии, полимера для обработки, антимикробного агента, агента против образования накипи, красителя, наполнителя, буфера, поверхностно-активного вещества, модификатора вязкости, хелатирующего агента, диспергатора, дезодоранта, маскирующего агента, поглотителя кислорода, индикаторного красителя и любой их комбинации.

16. Способ по любому из пп. 1-15, отличающийся тем, что водная система представляет собой систему охлаждения, котельную систему, систему отопления, мембранную систему, систему изготовления бумаги, систему для пищевых продуктов и напитков, систему для нефти и газа или любую систему, которая содержит воду.

17. Способ по любому из пп. 1-16, отличающийся тем, что ингибитор коррозии содержит бис-бензотриазол и/или оксид бис-бензотриазола.

18. Состав ингибитора коррозии, содержащий:

воду;

основание;

рН от около 9 до около 14; и

соединение, выбранное из группы, состоящей из

, , , , , , , , , , , , изомера любого из вышеуказанных соединений и любой их комбинации, где R = линейная или разветвленная C₁-C₁₀-алкильная группа.

19. Состав по п. 18, отличающийся тем, что основание содержит гидроксид натрия.

20. Состав по п. 18 или 19, отличающийся тем, что состав содержит около 70% мас. воды и около 30% мас. соединения.

21. Применение состава по любому из пп. 18-20 в способе ингибирования коррозии металлической поверхности, контактирующей с водной системой.